INS/SFGPS PPP紧组合系统动态补偿滤波算法

惯性/卫星组合导航系统结合精密单点定位技术可有效提高导航定位精度。但精密单点定位技术一般需采用双频接收机,成本较高;同时该系统中采用载波相位作为部分或全部观测量,极容易受到周跳的影响而导致精度下降和系统不稳定。针对上述问题,设计了一种惯性/卫星精密定位紧组合导航系统以及基于动态周跳补偿的鲁棒滤波算法。该系统采用低成本的单频接收机(SFGPS),以精密单点定位技术(PPP)处理过的伪距和载波相位作为观测信息,与惯性导航系统(INS)等效观测量进行紧组合,建立了相应紧组合观测模型并引入周跳作为信息融合滤波状态模型中的状态量,以滤波器信息构建周跳检测统计量并对周跳幅值进行识别和估计,实时补偿观测量以提高观测信息精度,同时以前述周跳估计的结果对状态模型中周跳状态量部分滤波参数进行实时调节。上述方法通过动态补偿周跳误差提高导航精度,通过滤波器参数自适应调节提高滤波稳定性。仿真结果验证了该系统模型及算法的有效性。     

一种地面连续运行参考站实时质量控制算法

提出了一种适用于地面连续运行参考站(CORS)的实时数据质量控制算法,该算法充分利用地面连续运行参考站GPS卫星精密单点定位得到的载波相位观测量的验后相位残差时间序列,对监测站的多路径误差进行建模。通过设置一定高度角和水平角大小的格网,计算落入相应格网的载波相位观测量验后残差的均值与标准差,将所得均值与标准差作为地面连续运行参考站的载波相位观测量在该方向的多路径误差,并给出了其具体计算步骤。通过10个IGS监测站的实测数据仿真计算表明,该算法能够显著修正载波相位观测量中的多路径误差,当格网设为0.5°×0.5°时,经过多路径误差改正后的相位观测量残差的精度提高了大约30%。最后采用抗差估计,利用载波相位观测量验后残差格网的均值与标准差,对实时精密单点定位(PPP)的载波相位观测量进行质量控制。实测数据表明,在监测站数据存在粗差时,能够显著提高实时PPP的精度,大约提高39.7%。     

基于抗差方差分量的伪距/多普勒联合测速方法

为充分利用单频全球导航卫星系统(GNSS)接收机的卫星观测数据,提出基于单频码伪距和多普勒两类不同精度的观测值,联合解算接收机速度的方法,同时为平衡不同精度观测值之间的权重比例,抑制不良观测值对平差模型的影响,采用抗差等价权与方差分量估计相结合的方式建立适配的平差随机模型。通过大量的实验数据解算表明,所提出的联合测速方法使得码伪距和多普勒观测值得到更为充分有效的利用,并且在一定程度上提升了平差结果的鲁棒性、无偏性以及有效性。     

基于UPF的车辆紧耦合定位算法

针对城市环境下车辆定位精度低、可靠性差且成本高的问题,通过融合GPS/北斗双模卫星导航定位系统和其他低成本的车载传感器信息设计了一种车辆紧耦合定位算法。首先基于低成本的降维惯性导航定位系统和双模卫星导航定位系统建立了非线性系统状态模型和观测模型;然后使用了一种改进无迹粒子滤波算法来进行多传感器信息的融合,在信息融合过程中,运用了一种模糊算法,根据卫星高度角和载波信噪比特征对伪距的观测噪声协方差值进行了自适应调整,从而提高了定位精度;最后,进行了实验评估。实验结果表明:该定位方法相比基于传统粒子滤波的定位方法能有效提高定位精度,具有可行性。     

单频载波相位的周跳探测与修复算法研究

为了获得高精度的导航定位结果,必须对载波相位中的周跳进行快速准确地探测与修复。分析了周跳产生的原因及特点,将周跳看作载波相位测量数据的奇异点,在此基础上提出了一种新的载波相位周跳探测与修复方法。首先对载波相位测量数据进行4次差分预处理;然后对差分序列进行小波变换,通过小波系数的模量极大值点的位置准确探测出周跳发生的历元;最后对周跳发生前的相位数据建立基于经验模式分解与径向基神经网络的组合预测模型,通过对比预测值与实际测量值的大小来修复周跳。应用实际数据对算法进行验证,结果表明:新方法适用于单频载波相位数据,可以对1周以上的周跳进行准确探测与修复。     

高阶QAM实时多域分析联合载波同步算法研究

在宽带通信信号实时多域分析通用架构基础上,针对宽带高阶QAM通信信号实时多域分析,提出了一种面向测试的高精度快速联合载波同步算法.该算法采用基于离散傅里叶变换(DFT)的载波频偏盲估计算法和改进的双模载波同步环路,并引入频谱滑动平均、输出跟踪保持和环路参数自动调节等处理机制, 可在极大频偏条件下快速实现载波相位精确跟踪.研究表明:在实时分析带宽为20 MHz的条件下,采用该算法对码率为6.4 MSps的宽带256QAM信号进行实时多域分析.载波同步的最大频偏捕获范围能够达到±10 MHz;载波频偏盲估计精度较以前算法提高了5倍;载波恢复环路能够在大约1 800个符号周期内锁定,并实现载波相位精确同步.     

干涉测量低频水下声源频率的改进算法

为了实现低频段水下发生目标频率的准确识别,搭建了一套激光干涉测量系统。在相位生成载波解调技术的基础上,提出了一种改进的基于相位生成载波反正切算法的解调方式。在光学暗室下利用分立光学元件搭建了一套干涉实验系统,在参考光路引入水面波动作为高频载波,利用水表面漫反射的主反光与参考光干涉获得干涉信号。以相位生成载波解调技术的反正切算法为基础,引入高频载波信号的一倍和二倍正弦混频。通过功率比较的算法在两组正交信号当中筛选功率较强的一组进行解调,避免了载波初相位导致的正交信号消隐引起的解调失真。最后,在模拟的低频大幅度海浪扰动情况下进行了探测实验,取得了良好的解调效果。实验结果表明:水下声源的低频探测下限约为30 Hz;100Hz以上频段的频率探测精度优于1Hz。改进的反正切解调算法能够避免解调失真,具有很强的抗干扰能力。     

非视距环境下的GPS/TDOA最速下降混合定位算法

在一些恶劣环境下,定位终端无法观测到4颗及以上GPS卫星来确定终端位置,无线网络中的TDOA定位方法也没有足够数目的TDOA观测量来实现定位。文中利用最速下降算法融合在这一条件下的GPS伪距和TDOA观测量,在两种定位方法都无法单独定位时实现了定位。算法先将GPS伪距观测方程做单差运算、消除钟差,然后与TDOA双曲线方程组合,定义了加权残差平方和目标函数。目标函数的最优解由最速下降算法获得。文中将该算法与GPS/TDOA泰勒级数-最小二乘混合定位算法作了对比,实地NLOS条件下所得的实验结果表明在相同条件下最速下降混合定位算法比泰勒级数-最小二乘混合定位算法定位精度高;在采用最速下降混合定位算法时,GPS卫星数越多,TDOA观测量数目越多定位精度越高。在3颗卫星和3个基站的混合定位情况下,最速下降混合定位算法所得结果的平均误差为17.64 m,可以满足一般导航系统的需要。     

基于载波相位差的室内定位系统研究

为提高室内定位精度,研究并实现了一种基于载波相位差的室内定位系统,利用双天线结构的传感器节点测量信号源载波相位差值,借助无线传感网络实现了分布式传感器节点的相位差值汇总。阐述了载波相位差定位的基本原理,通过基于泰勒级数展开的最小二乘迭代算法完成定位过程中双曲线方程的求解,得到目标位置,并对系统各节点进行了设计。仿真与实验的结果均证明了定位算法的有效性以及定位系统在非视距环境下的定位能力。     

基于粒子滤波算法毫米波误差综合估计

5G毫米波通信因其高载波频率和速率而备受关注,成为了未来移动通信的研究热点。然而,在毫米波通信测试仪器设计中,通常采用多次倍频的方法为毫米波基波混频器提供毫米波本振,这个过程中附加产生的相位噪声、载波频率偏移和采样时钟偏移等误差,会造成系统解调指标恶化。为了解决这一问题,本文首次提出了一种基于粒子滤波算法的毫米波误差综合估计的方法,利用粒子滤波算法良好的鲁棒性和适应性,可一次性估计出相位噪声、载波频率偏移以及采样时钟偏移。通过仿真与实验分析,本文算法相较于传统PTRS相位噪声估计效果更好,EVM指标更优。并且本文所提算法已应用于国产5G毫米波基站综测仪中,在载波频率为28 GHz,带宽为400 MHz,调制方式为64QAM时,EVM指标可达到2.21%。     

基于双频点载波相位的 RFID 室内定位算法

针对传统射频识别(RFID)室内定位方法定位精度不高的问题,提出了一种基于双频点载波相位距离模型的RFID室内定位算法。采用跳频技术虚拟大带宽获取距离粗估计以实现多径抑制,并基于多径抑制完成最优双频点的选择;利用最优双频点载波相位设计粒子滤波定位算法,通过遗传算法优化传统粒子滤波中的重采样方法,有效解决了粒子退化问题并提升了定位精度。实验结果表明,所提算法的中位数定位误差为5.23 cm,定位性能比传统中国余数定理的定位方法提高了约39%。     

改进二分搜索算法在故障测距中的应用

针对故障测距中搜索法的伪根、不收敛和低精度等问题,将方向监测法应用到二分搜索故障测距中。开展了伪根原因和二分搜索的分析,建立了避开伪根与搜索方向之间的关系;提出了能对查找方向监测并修正的二分搜索改进算法,以保证收敛,并通过数据处理环节提高了测距精度;在Matlab仿真系统中,对改进算法的测距性能进行了评价,进行了避开伪根和测距精度的试验。仿真结果表明,该算法对全线范围有效,能避开伪根,保证收敛而且测距精度高;此外,该改进算法不受过渡电阻、故障类型和故障距离等影响。     

基于星点有序集的全天球自主星图识别算法

为了提高在全天球自主工作模式下星图识别的成功率和鲁棒性,本文结合kNN算法和有向图理论的思想,构造出具有强约束的有序星点集模式,提出基于有序星点集的全天球自主星图识别算法。该方法首先利用k近邻算法的思想,以导航星点为中心,对位于其一定范围内的导航星进行了分类划分。然后基于有向图理论,以距离中心点星最近的导航星为基准,按照顺时针顺序对分类的导航星进行排序,构造出具有强约束特性的有序星点集作为星图识别的特征。实验结果表明:在存在星点位置误差和伪星点的情况下,本文提出的基于有序星点集全天球自主星图识别算法具有很强的抗噪声能力、抗伪星点干扰能力和鲁棒性。在星点质心位置达到3像素时,基于有序星点集星图识别算法成功率仍然可以达到99.8%,比三角形识别算法和栅格识别算法的识别成功率高16%以上;在存在3颗伪星点的情况下,基于有序星点集星图识别算法成功率为98.4%,比三角形识别算法和栅格识别算法高10%以上。     

PCB走线检测的预处理算法

介绍了一种PCB待测图像预处理算法,它包括对待测图像的去噪和二值化分割两个部分。该方法使用Harr小波对待测图像的灰度直方图进行平滑处理来消除其中的"伪谷值点",再充分利用标准图像的先验信息来确定一个二值化分割阈值的大致范围,最后在这个范围内找到直方图的谷值,这即是所需的阈值。实验表明,该预处理算法能够得到一个满意的图像二值化阈值,处理后的待测图像目标边界清晰,很好地保留了所有走线缺陷,同时消除了大部分可能影响后续匹配的噪声,处理时间也较短,可以达到实时检测的要求。     

基于拓扑分割的网络可观测性分析方法

针对电力网络可观测性分析问题,对量测网络建模、网络拓扑可观测性分析理论、不可观测节点的影响范围等方面进行了研究,提出了一种基于拓扑分割的网络可观测性分析方法,在某42节点系统上对该方法进行了测试。该方法将带量测的电力网络建模为量测拓扑单线图,并在无注入量测节点处进行了拓扑分割,将网络分割成了多个连通子网。利用广度优先双向搜索算法对含线路潮流量测的各个子网进行了可观测性分析,在不可观测子网中分析了不可观测节点的影响范围,得到了所有可观测拓扑岛。再结合其结果对仅含注入型量测的子网进行分析,得到了剩余的可观测岛。最后将共有相同无注入量测节点的可观测岛进行了合并。算法在判断可观测性的同时,得到了全网所有的可观测拓扑岛。研究结果表明,该方法正确有效,保持了拓扑算法的快速性特点。     

Phase discrimination and a high accuracy algorithm for PIV image processing of particle–fluid two-phase flow inside high-speed rotating centrifugal slurry pump

PIV technology is an efficient and powerful measurement method to investigate the characteristics of fluid flow field. But for PIV particle image post-processing, some problems still exit in two-phase particles discrimination and velocity field algorithm, especially for high-speed rotating centrifugal slurry pump. In this study, through summarization and comparison of the various phase discrimination methods, we proposed a two-phase identification method based on statistics of gray-scale level and particle size. The assessment of performance through experimental PIV images shows that a satisfying effect for particle identification. For high speed rotation of the impeller, a combination of adaptive cross-correlation window deformation algorithm and multistage grid subdivision is presented. The algorithm is applied to experimental PIV images of solid–liquid two-phase flow in a centrifugal slurry pump, the results show that the algorithm in the present study has less pseudo vector number and more matching particle pairs than those of fixed window and window translation methods, having the ability to remove pseudo vector efficiently. It confirmed that the algorithm proposed in the present study has good performance and reliability for PIV image processing of particle–fluid two-phase flow inside high-speed rotating centrifugal slurry pump.     

微小卫星的自适应蚁群算法装配序列规划

介绍了复杂的卫星零件装配通过构造装配矩阵将改进蚁群算法用于生成装配序列的方法.但是蚁群算法容易陷入局部最优,为了避免算法陷入局部最优或者停滞,运用自适应伪随机比率选择规则,通过信息素的局部和全局更新,帮助"蚁群"快速的寻找全局最优解,最后通过实例验证了算法的实用性.